坚固、简单且可高效制造的换能器阵列的制作方法

技术特征：
1.一种生产简化的换能器阵列的方法，包括提供在相应的第一和第二表面上具有第一和第二电极层的换能器材料板，在柔性电缆中提供至少n个导体，其中n≥8，在所述板的一侧，优选通过焊接形成与所述导体端部的单个触点，且在所述板的宽度上，同时保持所述板的温度低于220℃，优选为10℃或更低于所述换能器材料可能发生去极化的温度，通过在所述焊接的一侧提供至少n-1个至少部分的分隔，将所述换能器材料分成至少n个换能器元件的阵列，其中所述分隔完全延伸通过所述焊接，从而将所述单个触点分成n个独立的自对准触点，每个触点与所述柔性电缆的单个导体连接，以及将所述分离和连接的换能器材料放置在外壳中，且可选地将所述换能器材料固定在所述外壳中，例如通过胶粘、通过粘合、通过施加力以及其组合。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述换能器的第一表面由所述换能器上的可选层保护，以提供机械刚度，保护所述外壳中的所述换能器，并作为声学背衬层，和/或其中所述单个触点具有0.2mm至2mm的宽度，和/或其中所述单个触点被施加在柔性电缆的端部，和/或其中所述换能器材料在焊接期间被冷却。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述单个触点通过焊接形成，且所述焊接在少于10秒的时间内进行。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中在形成所述单个触点之后但在分离所述换能器材料之前，所述连接电缆的端部向下弯曲离开切割路径。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中提供接地触点，所述接地触点从所述板的所述第二表面处的所述第二电极层沿着所述板的至少一侧延伸至所述板的所述第一表面上的至少一个电极，其中所述至少一个电极与所述柔性电缆的所述至少一个导体电触点。6.一种可选地可通过权利要求1的方法获得的用于超声的坚固、简单且可高效制造的换能器阵列，包括至少n个换能器元件的换能器阵列，其中n≥8，其中两个相邻的换能器元件之间具有至少部分第一间隔，柔性电缆，包括至少n个导体，优选为扁平柔性电缆，至少两个导体通过自对准电触点电连接到至少两个单独的换能器元件，优选为焊接触点，可选地包括至少一个接地触点，电源和/或电路，用于提供信号，例如脉冲，并用于驱动换能器元件，与至少一个触点电连接，通常在所述柔性电缆的相应导体的另一侧，以及所述换能器阵列的外壳，在所述外壳中提供了换能器阵列，优选地，所述换能器阵列嵌入在所述外壳中。7.根据权利要求6所述的换能器阵列，其中每个单独的换能器元件包括选自钛酸盐、块状压电材料、压电复合材料、活性压电材料的压电材料，例如锆钛酸铅((pzt)(pb[zr
x
ti
1-x
]o
3 0≤x≤1)、aln、(pbmg
0.33
nb
0.67
)
1-x
(pbtio3)
x
，优选x＝0.28-0.5(pmnt)、mnt钴、陶瓷和晶体材料、微机电系统(mems)，例如cmut和pmut，以及其组合。8.根据权利要求7所述的换能器阵列，其中所述换能器元件材料具有0.1毫米至2毫米的厚度，例如0.3毫米至1.0毫米。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的换能器阵列，其中至少一个换能器元件配备有用于电触点的导电材料，优选为涂覆的导电材料，优选在其顶侧和底侧，和/或其中与柔性电缆的自对准电触点是焊接触点、导电胶合触点或电容耦合触点。10.根据权利要求6至9中任一项所述的换能器阵列，其中所述阵列中的换能器元件被间隔分离，优选地被充气间隔分离，其中所述间隔具有0.01mm至1mm的宽度，例如0.05mm，且其中所述元件之间的所述间隔是所述元件厚度的50％至95％。11.根据权利要求6至10中任一项所述的换能器阵列，其中提供了接地触点，所述接地触点从所述换能器材料底侧的触点，优选地，在用于超声传输的未分离侧，沿着所述换能器材料的至少一侧延伸到所述换能器材料顶侧的所述触点的至少一部分。12.根据权利要求6至11中任一项所述的换能器阵列，其中所述外壳包括聚合物，例如聚碳酸酯，且其中所述外壳在传输超声波的一侧的厚度为0.05mm至2mm，和/或其中所述换能器的另一侧由所述换能器上的可选层保护，所述可选层提供机械刚度、保护所述外壳中的所述换能器和/或用作声学背衬层。13.根据权利要求6至12中任一项所述的换能器阵列，其中所述外壳包括用于确定匹配层(例如1/4λ匹配层)的厚度的空间保持器，和/或其中所述外壳是超声波路径的一部分，例如声学层、声学匹配层、声学透镜或声学棱镜。14.根据权利要求6至13中任一项所述的换能器阵列，其中所述阵列包括10至1024个换能器元件，优选12至256个换能器元件，更优选14至128个换能器元件，甚至更优选16至64个换能器元件，例如20至32个换能器元件或24至32个换能器元件，其中至少一个换能器元件至少部分地在相对于所述第一间隔的相对侧具有第二间隔，垂直于所述第一间隔，且所述第二间隔长度<所述第一间隔长度的90％，优选每个换能器元件，和/或p≥3的电极长度的第p部分连接到第p电极连接件，其中p优选地是3、4或5，垂直于长换能器元件，和/或其中换能器元件具有40-800微米的间距，和/或其中换能器元件在20khz-50 mhz的频率下工作，和/或其中至少两个相邻的换能器元件的相互距离大约为0.5个波长(λ
±
10％)。15.一种超声设备，包括根据权利要求6至14中任一项所述的简化换能器阵列，所述超声设包括用于包括至少一个高压脉冲源的阵列的波束导向的传输控制电子设备，其中源连接到用于所述至少一个脉冲源的定时的低压定时电路，和/或接收控制电子设备，被简化以在处理接收到的超声波时限制能量消耗，其中所述接收控制电子设备优选地选自：(i)至少一个且优选地所有超声接收换能器元件，适于确定与整流放大器连接的超声能量，且所述整流放大器与模拟加法器连接，用于将所述整流放大器的输出相加；(ii)连接到或者可连接到接收电子设备的n个换能器元件的<50％，优选地<20％；以及(iii)其组合，和/或其中所述换能器元件能够以相移模式、并行模式、频率扫描模式、空间扫描模式、强度模式、脉冲模式、谐波模式、其变化或其组合独立地、顺序地操作。16.一种产品，包括根据权利要求15所述的超声设备或根据权利要求6至14中任一项所述的简化换能器阵列，其中所述产品优选地选自可佩戴设备、便携式设备、医疗设备、无损
检测设备或其组合，例如用于发出身体组织、身体脉管或体腔(例如膀胱)，变化的信号的小型无线超声设备，优选地为独立设备，和/或包括用于将所述产品保持在一个位置的定位器，优选地至少一个用于确定用户身体姿势的传感器、用于将所述产品接触所述身体皮肤的接触设备、能量收集器、用于将模拟阵列信号转换成数字化输出信号的adc，其中所述产品是可佩戴的且基本上是平的，和/或包括运动传感器，例如加速度计、陀螺仪和磁传感器。17.一种根据权利要求15或16中任一项所述的设备或产品的用途，用于确定或监测诸如膀胱、子宫、窦、胸膜腔、心包囊和诸如主动脉的血管的腔中的液体体积，用于检测或监测动脉瘤、感染、肿瘤、脱水、胸膜积液、至少一个肾的尿流入速率、脑积水、人或动物腔的大小中的至少一项，用于确定肺中的液体体积、用于训练、用于超声成像，作为流量传感器，用于长时间的半连续或连续监测、用于正常生活期间的监测以及用于医院或护理环境，例如长期护理环境，内部或外部的监测，可选地与另外的设备结合。

技术总结
一种用于超声应用的换能器阵列包括多个换能器元件，所述换能器元件设置成自对准连接到柔性电缆。所述阵列易于制造，适用于可佩戴、无线和其它小型超声设备。一种制造坚固的换能器阵列的简单而高效的方法涉及在将换能器元件连接到其各自的导体之后，至少部分地分离所述换能器元件。述换能器元件。述换能器元件。


技术研发人员：雷努特
受保护的技术使用者：诺维欧扫描有限责任公司
技术研发日：2020.11.20
技术公布日：2022/7/9